Arbitrumでブロックチェーン開発を行う5つの理由

2023年5月5日公開読了時間 1 分

他のLayer 2スケーリングソリューションと同様に、Arbitrumは数千件のトランザクションを1つのブロックに「ロールアップ」することで、Ethereumのトランザクションスループットを向上させ、トランザクションコストを下げるよう設計されている。しかし、zkSyncのような「zk-rollup」プロトコルとは異なり、Arbitrumはもう一つの主要な選択肢である「optimistic」ロールアップ技術を採用している。

Optimisticロールアップという名称は、ロールアップに含まれるすべてのトランザクションが有効であると楽観的に仮定することに由来する。これらのネットワークでは、ネットワーク上の全参加者に対して、通常1週間程度、不正なトランザクションに異議を申し立てる時間を与える。

このタイプのロールアップの利点は、処理が速いことだ。ネットワークはトランザクションが正しいと仮定するため、各トランザクションを個別に確認する時間を費やす必要がない。この仕組みの欠点は、あるトランザクションが不正としてフラグ付けされなければ、それは有効なものとして処理されてしまうことだ。さらに、OptimismやArbitrumのようなOptimisticネットワークから正式に資金を引き出すには、通常1週間ほどかかる。

この記事では、Arbitrumとは何か、そして開発者がArbitrum上で開発を選ぶ5つの主な理由を解説する。

‍Arbitrumとは何か？

ArbitrumはOffchain Labsが構築・維持しているlayer 2のRollupソリューションである。 Arbitrum Oneメインネットの正式ローンチは2021年8月に行われ、ほぼ同時期にArbitrumはLightspeed Venture Partnersが主導するシリーズBラウンドで1億2000万ドルを調達したと発表した。

ArbitrumはトランザクションをL2ブロックチェーン上で実行することで、Ethereumの計算スループットを高速化する。トランザクションの実行をArbitrumのL2に移すことで、ユーザーはより高速なトランザクションを体験し、大幅に低い手数料を支払うことになる。

前述の通り、Arbitrumはトランザクションの実行に「optimistic」ロールアップを利用している。Optimisticロールアップという名称は、ロールアップに含まれるすべてのトランザクションが有効であると_楽観的に_仮定し、無効なトランザクションのフラグ付けをユーザーに委ねることに由来する。

Ethereumが1秒あたりわずか14トランザクションしか処理できないのに対し、Arbitrumは最大約40,000TPSでトランザクションを処理できる。このため、SushiSwap、Curve、Abracadabraなど、複数の分散型金融プロトコルがArbitrum上でアプリをローンチしている。

DeFi Llamaのデータによると、Arbitrumのスマートコントラクトには50億ドル以上相当の暗号資産がロックされている。そのうち約30%は分散型取引所（DEX）のSushiSwapによるものだ。

Arbitrum OneとArbitrum Novaとは何か？

Arbitrumエコシステム内では、Arbitrum Oneは主要なメインネットとして使用され、トレーディングのような、より一般的な分散型金融のユースケース向けに設計されている。一方、Arbitrum Novaは、ゲームのような高スループットのアプリ向けにトランザクションコストの削減に重点を置いている。

Arbitrum Oneとは異なり、NovaはData Availability Committee（DAC）を通じてトランザクションを検証する。トランザクションデータはDACに送信され、DACがそのデータを検証し、Ethereumブロックチェーンへの投稿に使用される可用性証明書を発行する。

Arbitrum Novaの設計上、DACの一部のメンバーがエンドユーザーにデータ可用性を提供する形になっているため、Arbitrum Oneよりも中央集権性が高い。中央集権性は、コストを下げるために支払う代償である。メンバーにはGoogle Cloud、Reddit、Offchain Labs、Consensys、QuickNode、Infuraなどが含まれる。

Arbitrum Novaチェーンは信頼の前提（trust assumptions）を用いてコストを下げている。 Novaは、web3ソーシャルアプリケーションやweb3ゲームなど、コストに敏感で高いトランザクション量を必要とするプロジェクトに適している。

開発者がArbitrumを選ぶ5つの理由

1. EVM equivalence（EVM互換性）

EVM（Ethereum Virtual Machine）は、Ethereumブロックチェーンの状態を管理し、スマートコントラクト機能を実現する計算システムである。Arbitrumは、数千件のトランザクションを単一のブロックにロールアップすることでEVMをサポートし、これによりメインネットの計算スループットを下げ、ガス代を引き下げている。

そのためには、ArbitrumがEVMとの完全な互換性（EVM equivalence）を維持することが不可欠である。これにより、Arbitrum上で完了したブロックがEthereumメインネット上のものと全く同一であることが保証される。

EVM equivalenceとは、ArbitrumのスマートコントラクトをSolidityやVyperのようなEVMプログラミング言語を使い、いかなる変更も加えずに書けることを意味する。

これは、Solanaのような非EVMブロックチェーンなど、開発にドメイン固有のプログラミング言語やツールの知識を必要とする他のプラットフォームに対して、Arbitrumに大きな優位性を与えている。

ArbitrumはこのArbitrum NitroによってEVM equivalenceを達成している。NitroはArbitrum Classicに対する大幅なアップグレードとしてローンチされ、低レベルの命令に**WebAssembly（WASM）**を用いることで、高いEVM互換性、スケーラビリティ、そしてより低いトランザクション手数料を実現している。

Nitroはまた、最も広く使われているEthereum実行クライアントであるGethも使用している。Gethはさらに、ArbitrumのEVMとの互換性を高めている。

2. トランザクションコストの低減

Arbitrumは、そのoptimisticロールアップ技術により、Ethereum上のトランザクションコストを大幅に削減する。現在、Ethereumブロックチェーンの高い利用率により、ユーザーはトランザクションを巡って競合し、トランザクションコストを押し上げている。

Arbitrumは、Ethereumブロックチェーンに投稿する前に、複数のトランザクションを1つのトランザクションとしてまとめることで、ガス代を削減する。

Arbitrum Nitroは、主に2つの方法でトランザクションコストを大幅に削減している。

データ圧縮 - Nitroは強力なデータ圧縮を用いて、Ethereumブロックチェーンに投稿されるCALLDATAの量を削減する。
Optimistic Executionの文脈化 - Nitroは、不正証明プロセス中の紛争解決にWebAssemblyの命令を利用する。

トランザクション手数料をさらに削減するため、Arbitrum Novaはトランザクションデータをデータ可用性委員会（Data Availability Committee）と共有することで、Ethereumブロックチェーンへの投稿を省略するという信頼の前提を設けている。Novaは、Ethereumの分散性やセキュリティについてある程度の妥協を許容できる、コストに敏感なアプリケーションに最適である。

3. 高いスケーラビリティ

Arbitrumブロックチェーンは、計算とデータストレージの責任を、速度とスケーラビリティ向けに最適化されたlayer 2チェーンへと移している。

Arbitrumは、トランザクションの妥当性を前提とするoptimisticロールアップによって保護されている。各バリデーターは、トランザクションの妥当性をテストするためにそれを再実行する必要がない。これにより、ユーザーと開発者はArbitrum上でより高いスケーラビリティを得られる。

しかし、スケーラビリティにはトレードオフも伴う。例えば、トランザクション後にArbitrumからEthereumへ資金を引き出す際、ユーザーは通常1週間程度の遅延に直面する。これは、Arbitrumのoptimisticロールアップが、バリデーターにトランザクションに異議を申し立てるための**7日間のDispute Time Delay（DTD）**を認めているためである。

Arbitrumがデータを一度Ethereumメインチェーンに公開すると、それは通常のEthereumトランザクションと同じファイナリティを持つ。これはEthereum Equivalent finalityと呼ばれる。

4. 消費者・開発者エコシステム

Arbitrumエコシステムは、Ethereum上最大のL2ソリューションであり、2023年5月4日時点でTotal Value Locked（TVL）は61.7億ドル、市場シェアは66%を超えている。Arbitrumはまた、ガスコストとアクティブウォレット数においてもL2エコシステムを牽引している。

ArbitrumはEVM equivalentであるため、Ethereumの開発者向けツールをそのままArbitrum上のアプリ開発に利用できる。さらに、Arbitrumの多くのコスト面・スケーリング面での優位性から、UniswapやThe Graph、Chainlinkなど、多くの主要プロトコルがArbitrumをサポートしている。

Arbitrumはまた、Stylusのような、開発者が事業を拡大するための新しいツールも導入している。Stylusは、WebAssemblyをベースとした新しいプログラミング環境および仮想マシンであり、EVM＋のパラダイムを提供すると謳われている。

開発者は、Rust、C、C＋＋で書かれたスマートコントラクトをArbitrum上にデプロイできるようになる。これにより、開発者はEVMとのより高い相互運用性を得られる。

5. 検閲耐性

Arbitrumは、ユーザーからのトランザクションリクエストを受け取り、それを実行し、関連データをEthereumに投稿するためにシーケンサーに依存している。シーケンサーはcore inboxでトランザクションを受け取る。トランザクションがcore inboxに含まれると、それらは決定論的な方法で実行され、Ethereumに投稿される。

シーケンサーは通常、誠実に振る舞う。数秒以内にトランザクションを実行し、そのトランザクションデータを数分以内にEthereumに投稿する。

しかし、Arbitrumにはシーケンサーが悪意を持って行動した場合に備えた仕組みが用意されている。

まず、シーケンサーはEthereumへのトランザクション投稿を遅延させることしかできない。虚偽のトランザクションを提案することはできない。それにはユーザーの署名が必要になるためだ。

次に、シーケンサーがトランザクションを実行しない場合、ユーザーはそれをDelayed Inbox（「先着順」で処理されるキュー）に投稿することで、強制的に含めることができる。シーケンサーは、それより後ろにある他のすべてのトランザクションを遅延させることなしに、このトランザクションを除外することはできない。

これらの仕組みにより、Arbitrumはより検閲耐性の高いものとなっている。